انسان‌ها از زمان‌های قدیم برای پیدا کردن راه خود به آسمان نگاه می‌کردند تا از روی صورت فلکی بفهمند کجا هستند و به کجا می‌روند. امروزه، تنها چیزی که ما نیاز داریم یک گیرنده جی پی اس ساده (سیستم موقعیت یاب جهانی) است تا بفهمیم دقیقاً کجای دنیا هستیم. در این مقاله از وبلاگ ایگل به شما می‌گوییم که جی پی اس چیست، نحوه کار جی پی اس چگونه است و چه کاربردی دارد.
جی پی اس چیست؟
سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) یک سیستم ناوبری ماهواره‌ای، متعلق به ایالات متحده‌ی آمریکا است که در حال حاضر از حداقل ۳۰ ماهواره عملیاتی تشکیل شده است که به دور زمین می‌گردند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد. GPS در هر شرایط آب‌وهوایی و در هر نقطه از جهان، به‌صورت ۲۴ ساعته، بدون دریافت هزینه‌ی اشتراک یا حتی هزینه‌ی راه‌اندازی کار می‌کند. وزارت دفاع ایالات متحده (USDOD) در ابتدا این ماهواره‌ها را برای استفاده نظامی در مدار قرار داد، اما در دهه 1980 برای استفاده‌های غیرنظامی در دسترس عموم مردم در سراسر جهان قرار گرفت.
نحوه کار جی پی اس چگونه است؟
جی پی اس از مجموعه‌ای از حداقل ۳۰ ماهواره عملیاتی تشکیل شده است که به دور زمین می‌گردند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد. این ماهواره‌ها در فاصله‌ی 20000 کیلومتر بالاتر از سطح زمین و با سرعت ۱۴۰۰۰ کیلومتر در ساعت، در حال گردش هستند.
نحوه کار جی پی اس مبتنی بر سه بخش اصلی است که در ادامه هر کدام را شرح می‌دهیم:
بخش فضایی GPS شامل بیش از ۳۰ ماهواره در مدار است که توسط نیروهای فضایی ایالات متحده‌ی آمریکا، اداره و نگهداری می‌شوند. این ماهواره‌ها سیگنالهای رادیویی را برای ایستگاه‌های کنترل و نظارت بر روی زمین، ارسال می‌کنند.
بخش کنترل GPS که به‌عنوان بخش زمین نیز شناخته می‌شود، بسیار شبیه به یک دکل مخابراتی است. این بخش شامل ایستگاه‌های کنترل اصلی و کنترل پشتیبان، آنتن‌های زمینی اختصاصی و چندین ایستگاه نظارتی در سراسر جهان است که این ایستگاه‌ها برای اطمینان از سالم بودن ماهواره‌های GPS، گردش ماهواره‌ها در مدار صحیح و تنظیم ساعت ماهواره‌ها، کار می‌کنند.
بخش کاربر یا گیرنده‌ها، سومین و رایج‌ترین جزء GPS هستند که تقریباً در همه‌ی گوشی‌های هوشمند، ردیاب‌ها و… تعبیه شده‌اند. گیرنده سیگنال‌ها را از ماهواره‌ها دریافت و پردازش می‌کند و تشخیص می‌دهد که چقدر از ماهواره‌ها فاصله دارد. هنگامی‌که گیرنده فاصله‌ی خود را از ماهواره‌ها محاسبه می‌کند، دقیقاً می‌داند که کجا هستید.
کاربرد جی پی اس چیست؟
فناوری GPS، امروزه در سراسر جهان گسترش یافته و به بخشی ضروری از زیرساخت‌های جهانی تبدیل شده است، به‌طوریکه در بسیاری از برنامه‌های کاربردی می‌توان ردی از جی پی اس را پیدا کرد. از جمله مهم‌ترین کاربردهای جی پی اس در چند سال اخیر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. کاربرد جی پی اس در صنعت حمل و نقل
جی پی اس بخش مهمی از حمل و نقل جاده‌ای به حساب می‌آید. امروزه، از مدیریت ناوگان خودرویی گرفته تا نظارت بر حمل و نقل عمومی، خدمات تاکسی‌رانی آنلاین، خدمات تدارکات و تحویل محموله، کاربران خودروهای شخصی و… همگی از فناوری جی پی اس به‌منظور بهبود خدمات‌رسانی استفاده می‌کنند.
۲. دسترسی سریع به خدمات اضطراری و امدادی
فناوری GPS حتی در مواقع اضطراری نیز قابل اجراست. چه شخصاً درگیر شرایط اضطرای شده باشید و چه با قربانیان تصادف و… روبرو شوید، با برقراری تماس تلفنی با مراکز امدادرسانی، اپراتور به‌طور خودکار موقعیت مکانی دقیق شما را با استفاده از جی پی اس ردیابی می‌کند و بلافاصله امدادگران به موقعیت شما اعزام می‌شوند. بنابراین حتی اگر جزئیات دقیق مکانی که هستید را ندانید، GPS این کار را برای شما انجام می‌دهد.
۳. کاربرد جی پی اس در صنعت هوا و فضا
سیستم موقعیت یابی جهانی در صنعت هوا و فضا نیز کاربرد دارد. تقریباً همه‌ی هواپیماها در حال حاضر برای هدایت مسیر خود در طول پرواز به فناوری GPS متکی هستند. جی پی اس، همچنین با ارسال موقعیت مکانی یک هواپیما به هواپیماهای دیگر در یک منطقه، به کنترل ترافیک هوایی کمک می‌کند. هواپیماهای بدون سرنشین نیز با استفاده از GPS می‌توانند مسیر خاصی را طی کنند و وظیفه‌ی مشخصی را انجام دهند.
۴. استفاده نظامی از GPS
پلیس و نیروی انتظامی نیز در انجام وظایف خود از فناوری GPS استفاده می‌کنند. با نصب دستگاه‌های ردیاب مجهز به GPS بر روی وسایل نقلیه مظنونان، آن‌ها می‌توانند اطلاعات زیادی را به‌دست آورند و حتی میزان تلفات جانی و مالی را کاهش دهند.
۵. ردیابی خودروهای شخصی
امروزه اکثر خودروها به جی پی اس مجهز شده‌اند. جی پی اس خودرو در هر لحظه وضعیت خودرو را به کاربر نشان می‌دهد و درصورت بروز هر گونه تغییر در وضعیت آن (باز شدن درب، روشن شدن خودرو یا حمل با جرثقیل) در همان لحظه، وضعیت موجود را در قالب هشدار برای کاربر اسال می‌کند. علاوه بر این، هنگامی که خودرویی به‌سرقت می‌رود، کاربر همچنان می‌تواند موقعیت مکانی خودروی خود را به‌صورت لحظه‌ای از طریق اپلیکیشن ردیاب نصب شده در تلفن همراه خود رصد کند و با کمک ماموران انتظامی، خودروی دزدیده شده خود را در مدت زمان کمتری پیدا کند.
برای آشنایی بیشتر با ردیاب خودرو، انواع ردیاب خودرو و قابلیت‌ها و امکانات آن پیشنهاد می‌کنیم مقاله «ردیاب خودرو چیست» را مطالعه کنید.
۶. کمک به بهبود صنعت کشاورزی
GPS کاربرد عمیقی در بخش کشاورزی دارد و توانسته به عملکرد بهتر و بهره‌وری بیشتر در این صنعت کمک کند. از جمله مهم‌ترین کاربردهای جی پی اس در صنعت کشاورزی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- GPS اندازه‌ی کل یک زمین کشاورزی را ارائه می‌دهد و همچنین نوع کاشت را در یک قسمت خاص نشان می‌دهد.
- مکان علف‌های هرز در زمین‌های کشاورزی را با استفاده از روش نمونه‌برداری پیدا می‌کند.
- در تعیین بخشی از مزرعه که آماده‌ی برداشت است و نحوه‌ی انجام آن نیز نقش حیاتی دارد.
- میزان مصرف مواد شیمیایی را نیز کنترل و از استفاده‌ی بی‌رویه‌ی مواد شیمیایی جلوگیری می‌کند.
- ماشین‌آلات کشاورزی مثل تراکتورها را را برای دانستن جهت و فاصله‌ی دانه‌ها جهت کاشت هدایت می‌کند.
- مناطق مناسب برای کشت را از طریق نقشه برداری هوایی و نمونه‌برداری خاک شناسایی می‌کند.
- تشخیص این که یک بذر به چه فاصله‌ای نیاز دارد و در چه عمقی باید کاشته شود، کمک می‌کند.
- در مزارع بزرگ و با چندین هکتار زمین، با کمک جی پی اس، می‌توان موقعیت مکانی ماشین آلات را راحت‌تر پیدا کرد و از میزان مسافت پیموده شده توسط آن‌ها نیز آگاه شد.
۷. مراقبت از کودکان و سالمندان
کودکان و سالمندان بسیار آسیب پذیر هستند و نیاز به مراقبت بیشتری دارند. با افزودن GPS به ساعت‌های مچی و سایر گجت‌های پوشیدنی، خانواده‌ها می‌توانند به راحتی از موقعیت مکانی و وضعیت کودکان و سالمندان خود باخبر شوند.
دقت جی پی اس چقدر است؟
سیگنالهای ماهواره‌ای در انتقال اطلاعات، از دقت بالایی برخوردارند، با این‌حال، دقت جی پی اس به متغیرهای زیادی مانند تعداد ماهواره‌های موجود، محیط شهری و موارد دیگر بستگی دارد و برخی عوامل می‌توانند دقت GPS را مختل کنند، از جمله:
- موانع فیزیکی: اندازه‌گیری دقیق موقعیت مکانی می‌تواند به‌دلیل برخورد سیگنالهای جی پی اس با موانعی مانند کوه‌ها، ساختمانها، درختان و موارد دیگر منحرف شود.
- اثرات جوی: شرایط جوی نامساعد نظیر بارش برف و باران شدید، هوای ابری یا طوفانی نیز موجب کاهش دقت دستگاه و بروز اختلال در ردیابی می‌شود.
- اشتباهات عددی: گاهی نیز به‌دلیل کیفیت پایین سخت افزار دستگاه ممکن است در محاسبات موقعیت مکانی اشتباه رخ دهد.
- تداخل در سیگنال‌ها: این تداخل‌ها توسط دستگاه‌های پارازیت یا مختل کننده جی پی اس، ایجاد می‌شود.
انواع جی پی اس را بشناسید
جی پی اس در طول زمان دستخوش تغییرات متعددی شده است که این تغییرات منجر به ایجاد انواع جی پی اس شده است. در ادامه به اختصار به‌معرفی هر یک می‌پردازیم:
۱. A-GPS
A-GPS نوعی از GPS است که به گیرنده‌ها اجازه می‌دهد اطلاعات را از منابع شبکه‌ی محلی دریافت و به مکان‌یابی ماهواره‌ها کمک کنند. این نوع جی پی اس معمولاً در مناطقی (مثل جنگل‌ها و خیابان‌‌های با ساختمانها و برج‌‌های متعدد) استفاده می‌شود که سیگنالهای ماهواره‌ای به راحتی نمی‌توانند به اطلاعات دسترسی پیدا کنند.
۲. S-GPS
S-GPS تغییری در GPS است که امکان انتقال همزمان داده‌های صوتی و سیگنالهای GPS را از طریق تلفن همراه فراهم می‌کند. این نوع جی پی اس در مواقع اضطراری مثل بروز تصادفات، آتش‌سوزی و… بسیار مفید است زیرا به امدادگران، آتش‌نشانان و… اجازه می‌دهد که همزمان با برقراری تماس تلفنی، موقعیت مکانی منبع تماس را نیز پیدا کنند.
۳. D-GPS
جی پی اس تفاضلی یا به اختصار D-GPS یک تکنیک اندازی‌گیری است که برای بالا بردن دقت داده‌های به دست آمده از یک گیرنده GPS سنتی استفاده می‌شود.
دقت جی پی اس به‌طور معمول و در بهترین حالت ۱۵ متر است؛ اما D-GPS می‌تواند حد خطای مکان‌یابی را به ۱ تا ۲ متر و حتی کم‌تر کاهش دهد. این جی پی اس با استفاده از شبکه‌ای از ایستگاه های زمینی ثابت کار می‌کند و از تفاضل معادلات تعیین موقعیت، برای مکان‌یابی استفاده می‌کند.
جمع بندی مقاله در یک پاراگراف
به‌طور خلاصه، جی پی اس آمده است تا کار را برای مردم راحت کند. با روی کار آمدن جی پی اس، دیگر لازم نیست برای موقعیت‌یابی از روش‌های سنتی مثل نگاه کردن به آسمان و صورت فلکی استفاده کنید. نحوه کار جی پی اس به این‌صورت است که به ۳۰ ماهواره موجود در مدار متصل شده و اطلاعات را از سیگنالهای ارسال شده توسط ماهواره‌ها دریافت و پردازش می‌کند و در نهایت موقعیت مکانی را تشخیص می‌دهد.
منابع:
